□沈偉云
(嵊州市教育體育局教研室,浙江嵊州 312400)
生命觀念是對生命現(xiàn)象及生命活動規(guī)律的相應關系或特性進行分析、實證后抽象出的有關生命本質的觀點和思想[1]。其內涵包括結構與功能、進化與適應、穩(wěn)態(tài)與平衡、物質與能量四方面生命觀念。教材插圖蘊含豐富信息,是一類具有形象、直觀、簡潔等特點的表格、圖片或曲線圖等,有助于豐富學生感性認知,增進生物學概念建構,是教材的第二語言。
生命觀念是生物學科特有的核心素養(yǎng)。生物學插圖是初中科學教材的重要內容,但在教學中,許多教師只用來激發(fā)學生學習興趣、加深對生物學概念規(guī)律的理解,而忽視生命觀念的提煉和滲透。為此,教師可通過認真研究教材插圖,提煉相應的生命觀念,并在教學實踐中有意識地積極滲透生命觀。
結構功能觀是指生物體具有一定的結構,生物體的每個結構都對應一定的生理功能,通過長期的生物進化,逐漸形成了生物體結構與功能相適應的現(xiàn)象。教師可基于教材生物體的結構插圖,通過設置問題串,引導學生描述其結構和回答其功能,加強生物體結構與功能相關性的聯(lián)系,在加深對概念理解的同時,逐步形成結構與功能相統(tǒng)一的生命觀念。
如圖1 呈現(xiàn)的是小腸絨毛[2],教師可通過設置問題串,引導學生來分析回答。(1)小腸絨毛是怎樣的?(小腸內表面上有許多皺襞,皺襞上存在很多微小的指狀突起)(2)小腸絨毛的作用是什么?(可增大小腸內的消化和吸收面積)(3)小腸絨毛皺襞具有什么特點?(由一層上皮細胞構成,絨毛內分布著豐富的毛細血管和淋巴管)(4)絨毛襞的功能是什么?(有利于小腸內營養(yǎng)物質的吸收和運輸)(5)小腸壁上還存在什么結構?對應功能是什么?(有豐富的腸腺,能分泌多種消化液,腸壁含有平滑肌層,能使小腸蠕動)綜上所述,可引導學生歸納得出小腸內的結構與消化食物、吸收營養(yǎng)物質的功能相適應。
圖1 小腸絨毛示意圖
在初中科學教材中,能體現(xiàn)結構與功能相適應的插圖還有很多,如心臟插圖,可引導學生分析感受四腔壁的厚薄與其功能的相關性,又如細胞結構的插圖,分析可知細胞壁結構與其保護和支持細胞、使細胞具有一定形狀的功能相對應,葉綠體結構與其具有光合作用功能相對應。
生物體無論是細胞、組織、器官、系統(tǒng)、個體、生態(tài)系統(tǒng)哪個層次,無不體現(xiàn)了結構與功能相適應的觀點,教師可基于教材插圖,引導學生分析思考,尋找結構與功能的聯(lián)系點,描述兩者的相關性,進而逐漸形成“結構與功能”生命觀。
進化與適應現(xiàn)象在自然界中普遍存在。進化是指種群內的生物遺傳性狀在世代之間發(fā)生的變化。適應是指生物體的形態(tài)、結構及其機能與賴以生存的環(huán)境條件相適合的現(xiàn)象。教師可通過引導學生對教材插圖進行分析比較,概括其進化點,找出結構與環(huán)境相適應之處,以此逐漸培養(yǎng)學生的進化與適應觀。
如圖2為馬的化石示意圖[3]22,教學時可引導學生開展分析比較。(1)你能比較描述始祖馬和近代馬當時的生活環(huán)境嗎?(2)通過一系列年代不同的馬化石進行比較,馬的體型、四肢發(fā)生了什么變化?組織學生交流與討論,概括得出“自然界中的生物不斷地進行著由簡單到復雜、由低等到高等的緩慢演變”的進化觀。
圖2 馬的化石示意圖
又如圖3為枯葉蝶[3]45,觀察發(fā)現(xiàn)枯葉蝶翅的背面顏色鮮艷,停息時兩翅合攏在一起,翅的腹面朝向外面,狀似枯葉的模樣。通過枯葉蝶停息時與枯葉比較,引導學生概括出“生物形態(tài)與環(huán)境相適應”的適應觀。
圖3 枯葉蝶
在教材插圖中能體現(xiàn)進化與適應觀的例子還有很多,如人類的進化插圖表明,人類是由已從地球上滅絕的古猿類進化而來。又如樺樹與樺樹尺蛾插圖表明,由于工廠的濃煙染黑了樹干,使得黑色尺蛾的數(shù)量大大超過淺色尺蛾。
適者生存,不適者被淘汰是進化與適應觀的本質特點。自然界的生物都是在進化過程中不斷演化的,進化是生物適應環(huán)境的表現(xiàn)。教師通過引導學生比較分析插圖,不僅有助于培養(yǎng)學生科學思維能力,而且也有利于學生“進化與適應觀”的形成。
1926年,美國生理學家坎農(nóng)(Walter Brad?ford Cannon)正式提出穩(wěn)態(tài)概念,他認為穩(wěn)態(tài)并不意味著穩(wěn)定不變,而是指一種可變的相對穩(wěn)定的狀態(tài),這種狀態(tài)是靠完善的調節(jié)機制抵抗外界環(huán)境的變化來維持的[4]。許多初中生物學教材插圖充分體現(xiàn)了生命系統(tǒng)是一個穩(wěn)態(tài)和平衡的系統(tǒng),教師可引導學生進行分析推理,弄清穩(wěn)態(tài)與平衡的調節(jié)機制,在培養(yǎng)學生說理能力的同時發(fā)展穩(wěn)態(tài)與平衡生命觀。
圖4 人體內血糖含量的調節(jié)過程
如人體內血糖含量的調節(jié)過程,教師可呈現(xiàn)如圖4 所示的插圖[5],引導學生開展分析推理,當血糖含量高于正常水平時,通過增加胰島素分泌,致使血糖含量下降;當血糖含量低于正常水平時,通過減少胰島素分泌,致使血糖含量升高,從而促使血糖含量維持在正常水平。
在此基礎上,教師可指出,正常人體的血糖含量由于受到胰島素等激素的調節(jié),同時在神經(jīng)系統(tǒng)調節(jié)的配合下,維持相對穩(wěn)定狀態(tài)。
在體現(xiàn)“穩(wěn)態(tài)與平衡觀”的教材插圖中,如體內水分平衡插圖,闡述了人體通過哪些途徑獲得水分,又通過哪些途徑把人體內水分排出體外,最終達到體內水分平衡。又如通過學習“體溫調節(jié)”插圖可知,調節(jié)和控制人體內產(chǎn)熱和散熱過程的平衡機構是腦干中的體溫調節(jié)中樞,環(huán)境因子也對體溫調節(jié)產(chǎn)生一定的作用。
初中科學教材中的插圖,較好地體現(xiàn)了“人體各個系統(tǒng)相互聯(lián)系、相互協(xié)調,構成統(tǒng)一的整體”“生態(tài)系統(tǒng)通過自動調節(jié)達到平衡”“生物圈中的碳氧平衡”等,通過插圖與語言表述的有機結合,既可培養(yǎng)學生分析推理的思維能力,也有利于滲透穩(wěn)態(tài)與平衡觀思想的教育。
物質與能量觀是指生命既是物質的,也是能量的。物質的合成與分解總是伴隨著能量的吸收或釋放,生態(tài)系統(tǒng)中的物質轉化總是伴隨著能量流動而展開的[6]。教師在插圖教學中可通過組織學生交流討論、開展辯論,形成科學態(tài)度與責任感,培養(yǎng)物質與能量的生命觀念。
如圖5 所示的是光合作用的過程[7],教師可結合插圖,組織學生交流討論,指出光合作用的物質變化是葉綠體在光的作用下,把二氧化碳和水合成有機物的過程,能量轉化則是把光能轉變?yōu)閮Υ嬖谟袡C物里的化學能的過程。通過對插圖的分析,讓學生理解光合作用的實質是物質轉化伴隨著能量轉換的物質與能量觀。
圖5 光合作用的過程
有關體現(xiàn)物質和能量觀的插圖還有很多,如食物鏈插圖,呈現(xiàn)的是草→昆蟲→青蛙→蛇→鷹的食物關系,教師可引導學生說出能量流向,并指出在能量流動過程中是單向的逐級減少的。又如氮的循環(huán)插圖,向學生呈現(xiàn)了雷電固氮、人工固氮、植物固氮等固氮途徑,說明了組成生物體的一些基本化學元素在生物和無機環(huán)境之間是可以循環(huán)流動的。
一切生命活動都是以物質為基礎的,而且伴隨著能量轉化,教師可通過提供有價值的教材插圖資源給學生,讓學生通過交流討論,在加深對生物學概念理解的基礎上,增進辯證主義唯物觀的科學態(tài)度,形成物質與能量的生命觀。
生命觀念是一個人隨著時間的沖洗逐漸忘記了那些彼此孤立的事實性知識后,留在頭腦中關于生物學現(xiàn)象和問題的想法和觀點[8]。教材插圖是非常重要的一種教學資源,教師要積極引導學生充分挖掘教材插圖的內涵,在促進學生有效建構生物學概念的同時,引導學生運用插圖去積極探索生命現(xiàn)象,提高分析、解決問題的能力,進而內化形成科學生命觀念?!酲?/p>